CN112367112A - 一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，所述多模卫星通讯***由天通一号卫星、北斗卫星和铱星三个通讯***组成，所述数据传输***包括分时控制***、接收服务器检测***和低功耗待机休眠***，天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯***均采用独立供电模式且三个通讯***分时开启，优先使用天通一号卫星通讯***，进行潜标观测数据的发送传输，如遇天通一号卫星通讯***通讯效果欠佳或工作异常，则切换为北斗卫星进行数据的发送传输，若北斗卫星通讯***工作异常，则切换铱星通讯***，进行数据的发送传输。本发明提高潜标观测数据的时效性，保证数据获取的可靠性和稳定性。

Description

一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***
技术领域
本发明涉及数据传输***，具体涉及一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***。
背景技术
海洋动力环境极为复杂多变，开展海洋动力环境长期连续观测是认知海洋的关键途径。海洋动力环境长期连续观测的主要手段是潜标观测***，其主要特点是***整***于水面以下，通过重力锚固定在海洋中特定位置，可通过架装在不同深度的传感器实现海洋中全水深海洋动力环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测，并且具有隐蔽性好、不易被破坏的优点。然而，目前海洋动力环境长期观测尚以自容观测为主，即观测数据需在观测周期(通常为1～2年)结束并对观测设备进行回收后方能获取，获取数据时效性较低。随着海洋环境预报、资源开发利用、生态环境保护、海洋安全保障等海洋产业快速发展，海洋环境保障能力及海洋与气象预测预报能力提升对实时/准实时海洋动力环境连续观测数据的获取提出迫切需求。因此，拥有良好空间覆盖率和全天候可靠通讯条件的卫星通信技术被引入到以潜标观测为主的海洋水下长期连续观测中，以支撑实时/准实时海洋动力环境连续观测数据的获取。
目前可支持海洋潜标数据通讯的卫星通讯方式主要有三种：
①铱星等国际通讯卫星。此类卫星以铱星为代表的，其优点为轨道低，传输速度快，卫星覆盖较佳。但因卫星接收基站位于国外，对于海洋观测数据，尤其是关键海域和战略通道的观测数据，安全性难以保障，且通讯资费较高。
②北斗卫星。北斗卫星是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的导航卫星***，同时兼具一定的卫星通讯能力。其优点为安全性有充足保障，且卫星网络在不断拓展，卫星覆盖相对较佳。但因其主要针对卫星导航设计，因此通讯传输速度较铱星偏慢，且稳定性不足。
③天通一号卫星。天通一号01星是我国首颗用于应急通信的移动通信卫星，2016年发射升空，作为地面移动通信网络的补充，天通一号卫星移动通信***支持卫星话音、短信、视频数据回传等业务。其优点为通讯速度快，通讯资费低，且数据安全性可得到保障。但因目前仅有一颗星在网，且重点针对陆地应急通讯，海洋覆盖率欠佳。
因此，为保障海洋潜标观测数据的安全、无间断、快速低成本传输，本发明提供一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，针对不同观测海域的通讯状况和不同时间段的海况等因素，实现通讯模式的自主切换。以数据的安全性为首要原则，进而考虑数据传输的稳定性，即无通讯间断，和快速低成本等因素。
发明内容
为保障海洋潜标观测数据的安全、无间断、快速低成本传输，本发明提供一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，针对不同观测海域的通讯状况和不同时间段的海况等因素，实现通讯模式的自主切换。
一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，所述多模卫星通讯***由天通一号卫星、北斗卫星和铱星三个通讯***组成，所述数据传输***包括潜标实时数据传输***控制主板、分时控制***、接收服务器检测***和低功耗待机休眠***，三个通讯***与分时控制***、接收服务器检测***和低功耗待机休眠***均设置在潜标实时数据传输***控制主板上，天通一号卫星和北斗卫星通讯***共用一个通讯***控制主板，铱星通讯***独用一个通讯***控制主板，所述分时控制***内置待机主控电路，天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯***均采用独立供电模式且待机主控电路控制三个通讯***分时开启，三个通讯***共用一路待机主控电路主板的串口通讯接口，所述待机主控电路根据数据接收情况通过所述串口通讯接口控制一个通讯***的供电、另外两个通讯***断电，所述接收服务器检测***兼容天通一号卫星通讯接收终端、北斗卫星通讯接收终端和铱星通讯接收终端且能够接收多个卫星通讯***传输的数据，满足向多个通讯***发送接收确认状态信息，所述低功耗待机休眠***中待机主控板接收到潜标测量的数据对通讯***进行唤醒，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息，根据是否收到发送成功的状态信息智能判断是否需要切换卫星通讯***，完成数据传输后，低功耗待机休眠***控制所述天通一号卫星、北斗卫星、铱星卫星和潜标实时数据传输***控制主板进入低功耗休眠状态。
进一步地，所述待机主控电路按照天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***和铱星通讯***的顺序进行检测通讯***是否数据接收正常，如果判断通讯数据接收正常，则待机主控电路判断停止，控制另外两个通讯***断电。
进一步地，所述通讯***优先选用天通一号卫星通讯***。
进一步地，分时控制***的待机主控电路具体工作方式为，通讯***进行数据传输发送时，待机主控电路首先开启天通一号卫星通讯***的供电，北斗***、铱星***的供电处于断开状态，待机主控电路通过串口通讯接口将潜标测试数据发送到天通一号卫星通讯***进行数据传输发送，当天通一号卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，待机主控电路关闭天通一号卫星通讯***的供电，开启北斗通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口通讯接口把潜标测试数据发送到北斗通讯***进行数据传输发送，当北斗卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，则待机主控电路关闭北斗卫星通讯***的供电，根据数据的敏感性和需求的迫切性，由岸上实验室向铱星通讯***发送指令控制是否使用铱星通讯***进行通讯，若是，则开启铱星通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口通讯接口，把潜标测试数据发送到铱星通讯***进行数据传输发送。
进一步地，所述接收服务器检测***工作方式为，所述接收服务器检测***的数据接收服务器的数据库同时接收储存天通一号卫星通讯***的传输数据、北斗卫星通讯***的传输数据和铱星通讯***的传输数据，对接收到的传输数据进行数据校验，如果数据接收服务器数据接收成功，但天通一号卫星通讯***未收到确认状态信息，则数据接收服务器会接收到由天通一号卫星通讯***和北斗通讯***分别发送的重复数据，如数据接收服务器数据接收成功，但天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***均未收到确认状态信息，则数据接收服务器会接收到由天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***、铱星通讯***分别发送的重复数据，接收服务器检测***需进行数据比对校验，防止数据接收服务器的重复显示。
进一步地，所述低功耗待机休眠***低工作方式为，功耗待机休眠***中待机主控板接收到潜标测量的数据，优先唤醒天通一号卫星通讯***，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息，若天通一号卫星信号不佳，未收到天通一号卫星通讯***发送成功的状态信息，切换北斗卫星通讯***进行数据的发送传输，若天通一号卫星通讯***和北斗卫星通讯***信号均不佳，未收到天通一号卫星通讯***和北斗卫星通讯***发送成功的状态信息，则根据实际情况，由岸上实验室向铱星通讯***发送指令决定是否切换为较为稳定可靠的铱星通讯***进行数据的发送传输。
有益效果：本发明的数据传输***能够保障海洋潜标观测数据的安全、无间断、快速低成本传输，将天通一号卫星、北斗卫星和铱星三种卫星通讯方式有机融合，针对不同观测海域的通讯状况和不同时间段的海况等因素，实现三种通讯模式的自主切换。以数据的安全性为首要原则，进而考虑数据传输的稳定性、无通讯间断和快速低成本等因素，默认采用天通、北斗、铱星的顺序依次进行潜标数据通讯。
①在天通一号卫星覆盖较好，通讯效果良好的海域，优先采用天通一号卫星进行通讯，可保障数据的安全性和通讯速率，降低通讯成本。
②在天通一号卫星通讯效果欠佳，无法实现有效通讯时，自动切换至北斗卫星，可在保障数据的安全性前提下，以相对低速进行少量关键数据的通讯。
③当天通一号和北斗均无法有效通讯，如卫星覆盖欠佳或海况极为恶劣时，海域相对不敏感且亟需潜标实时观测数据时，采用铱星进行通讯，保障潜标观测数据的有效传输。
完美的应用了三个通讯***的优点，保证数据获取的可靠性和稳定。
附图说明
图1为本发明实时数据传输***结构示意图。
1、潜标实时数据传输***控制主板，2、北斗卫星及天通一号卫星通讯***，3、铱星通讯***，4、北斗卫星通讯天线，5、天通一号卫星通讯天线，6、铱星通讯天线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，所述数据传输***包括天通一号卫星、北斗卫星和铱星多模卫星通讯***，所述实时数据传输***包括分时控制***、接收服务器检测***、低功耗待机休眠***。所述天通一号卫星、北斗卫星及铱星多模卫星通讯***具有更加可靠的传输效率，如遇到一个卫星通讯***工作异常，也可以完成数据有效传输。优先使用天通一号卫星通讯***，数据传输具有安全、自主和更经济等优势。
本发明实时数据传输***结构示意图如图1所示，北斗卫星及天通一号卫星通讯***2和铱星通讯***3设置在潜标实时数据传输***控制主板1上，北斗卫星及天通一号卫星通讯***共用一个通讯***控制主板，铱星通讯***3独自用一个通讯***控制主板，所述北斗卫星及天通一号卫星通讯***2上分别设置有北斗卫星通讯天线4和天通一号卫星通讯天线5，铱星通讯***3上设置有铱星通讯天线6。
所述天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯***均采用独立供电模式，共用一路串口通讯接口的分时控制***。***进行数据传输发送时，首先开启天通一号卫星通讯***的供电，北斗***、铱星***的供电处于断开状态，待机主控电路通过串口IO口，将潜标测试数据发送到天通一号卫星通讯***进行数据传输发送。当天通一号卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，则待机主控电路关闭天通一号卫星通讯***的供电，开启北斗通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口IO口，把潜标测试数据发送到北斗通讯***进行数据传输发送。当北斗卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，则待机主控电路关闭北斗卫星通讯***的供电，根据数据的敏感性和需求的迫切性，由岸上实验室向铱星通讯***发送指令控制是否使用铱星通讯***进行通讯，若是，则开启铱星通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口IO口，把潜标测试数据发送到铱星通讯***进行数据传输发送。多***通讯***是分时开启，共用一路待机主板的串口IO口，减少分时控制***待机主板的串口的占用，后续串口可用于拓展其它功能。
所述接收服务器检测***兼容天通一号卫星通讯接收终端、北斗卫星通讯接收终端、铱星通讯接收终端，可接收多个远端设备传输的数据，满足向多个远端设备发送接收确认状态信息。由于远端发送终端是天通一号卫星、北斗卫星和铱星多模卫星通讯***，数据接收服务器的数据库需同时接收储存天通通讯***的传输数据、北斗卫星通讯***的传输数据、铱星通讯***的传输数据，需对接收到的数据进行数据校验，如接收服务器数据接收成功，但天通通讯***未收到确认状态信息，则服务器会接收到由天通通讯***和北斗通讯***分别发送的重复数据，如接收服务器数据接收成功，但天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***均未收到确认状态信息，则服务器会接收到由天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***、铱星通讯***分别发送的重复数据，服务器检测***需进行数据比对校验，防止数据接收服务器的重复显示。
低功耗待机休眠***中待机主控板接收到潜标测量的数据，优先唤醒天通一号卫星通讯***，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息。若天通一号卫星信号不佳，未收到天通一号卫星通讯***发送成功的状态信息，表示天通一号卫星通讯***无法完成数据传输发送，则切换为北斗卫星通讯***进行数据的发送传输，若天通一号卫星、北斗卫星信号均不佳，未收到天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***发送成功的状态信息，表示天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***无法完成数据传输发送，则根据实际情况，由按上实验室向通讯***发送指令决定是否切换为较为稳定可靠的铱星通讯***进行数据的发送传输。完成数据传输后，低功耗待机休眠***中待机主控板、天通一号卫星、北斗卫星和铱星多模卫星通讯***都进入低功耗休眠状态。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，所述多模卫星通讯***由天通一号卫星、北斗卫星和铱星三个通讯***组成，所述数据传输***包括潜标实时数据传输***控制主板、分时控制***、接收服务器检测***和低功耗待机休眠***，三个通讯***与分时控制***、接收服务器检测***和低功耗待机休眠***均设置在潜标实时数据传输***控制主板上，天通一号卫星和北斗卫星通讯***共用一个通讯***控制主板，铱星通讯***独用一个通讯***控制主板，所述分时控制***内置待机主控电路，天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯***均采用独立供电模式且待机主控电路控制三个通讯***分时开启，三个通讯***共用一路待机主控电路主板的串口通讯接口，所述待机主控电路根据数据接收情况通过所述串口通讯接口控制一个通讯***的供电、另外两个通讯***断电，所述接收服务器检测***兼容天通一号卫星通讯接收终端、北斗卫星通讯接收终端和铱星通讯接收终端且能够接收多个卫星通讯***传输的数据，满足向多个通讯***发送接收确认状态信息，所述低功耗待机休眠***中待机主控板接收到潜标测量的数据对通讯***进行唤醒，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息，根据是否收到发送成功的状态信息智能判断是否需要切换卫星通讯***，完成数据传输后，低功耗待机休眠***控制所述天通一号卫星、北斗卫星、铱星卫星和潜标实时数据传输***控制主板进入低功耗休眠状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，所述待机主控电路按照天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***和铱星通讯***的顺序进行检测通讯***是否数据接收正常，如果判断通讯数据接收正常，则待机主控电路判断停止，控制另外两个通讯***断电。
3.根据权利要求1所述的一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，所述通讯***优先选用天通一号卫星通讯***。
4.根据权利要求1所述的一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，分时控制***的待机主控电路具体工作方式为，通讯***进行数据传输发送时，待机主控电路首先开启天通一号卫星通讯***的供电，北斗***、铱星***的供电处于断开状态，待机主控电路通过串口通讯接口将潜标测试数据发送到天通一号卫星通讯***进行数据传输发送，当天通一号卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，待机主控电路关闭天通一号卫星通讯***的供电，开启北斗通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口通讯接口把潜标测试数据发送到北斗通讯***进行数据传输发送，当北斗卫星通讯***在设定时间内没有收到发送成功的状态信息，则待机主控电路关闭北斗卫星通讯***的供电，根据数据的敏感性和需求的迫切性，由岸上实验室向铱星通讯***发送指令控制是否使用铱星通讯***进行通讯，若是，则开启铱星通讯***的供电，待机主控电路通过同一路串口通讯接口，把潜标测试数据发送到铱星通讯***进行数据传输发送。
5.根据权利要求1所述的一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，所述接收服务器检测***工作方式为，所述接收服务器检测***的数据接收服务器的数据库同时接收储存天通一号卫星通讯***的传输数据、北斗卫星通讯***的传输数据和铱星通讯***的传输数据，对接收到的传输数据进行数据校验，如果数据接收服务器数据接收成功，但天通一号卫星通讯***未收到确认状态信息，则数据接收服务器会接收到由天通一号卫星通讯***和北斗通讯***分别发送的重复数据，如数据接收服务器数据接收成功，但天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***均未收到确认状态信息，则数据接收服务器会接收到由天通一号卫星通讯***、北斗卫星通讯***、铱星通讯***分别发送的重复数据，接收服务器检测***需进行数据比对校验，防止数据接收服务器的重复显示。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种基于多模卫星通讯***的深海潜标实时数据传输***，其特征在于，所述低功耗待机休眠***低工作方式为，功耗待机休眠***中待机主控板接收到潜标测量的数据，优先唤醒天通一号卫星通讯***，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息，若天通一号卫星信号不佳，未收到天通一号卫星通讯***发送成功的状态信息，切换北斗卫星通讯***进行数据的发送传输，若天通一号卫星通讯***和北斗卫星通讯***信号均不佳，未收到天通一号卫星通讯***和北斗卫星通讯***发送成功的状态信息，则根据实际情况，由岸上实验室向铱星通讯***发送指令决定是否切换为较为稳定可靠的铱星通讯***进行数据的发送传输。
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